高壓噴射灌漿在渠堤滲漏加固中的應(yīng)用

毛奇琦

(安徽省宣城市青弋江灌區(qū)管理處，安徽 宣城 242000)

1 基本情況

1.1 工程情況

青弋江灌區(qū)地處長江以南，是利用陳村水庫發(fā)電尾水及區(qū)間徑流為水源，集防洪、灌溉、發(fā)電、城鎮(zhèn)生態(tài)供水為一體的綜合性利用工程，受益范圍涵蓋宣城市涇縣、宣州區(qū)和蕪湖市南陵縣，設(shè)計灌溉面積7.13×104hm2，現(xiàn)狀有效灌溉面積4.82×104hm2?？偢汕?971年開工，于1977年基本建成通水，總長40.5km。因該工程是文化大革命時期急促興建，存在“三邊”情況。建筑物大部分為縣級以下施工隊伍承建，土方工程則依靠民工大兵團作戰(zhàn)，質(zhì)量較差，存在不少問題。本次堤身灌漿位置位于涇縣財富路大橋上、下游(樁號36+918-37+218、37+856-38+006)，該段為高填方段，新老土結(jié)合部滲漏嚴重，為解決渠身和渠腳散浸、滲漏等險情，經(jīng)過方案比選，確定為高壓擺噴灌灌漿，布置在左側(cè)堤防堤頂，總長450m。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)工程地質(zhì)勘察成果及現(xiàn)場調(diào)查，該段堤防和總干渠高填方段堤身一樣，填土多為山體表層殘坡積土，土質(zhì)為礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土或卵礫石夾粉質(zhì)壤土，土體黏粒含量普遍較少，粗粒土含量較多，且粒徑普遍偏大，其中樁號37+200-38+200渠身填土上部為重粉質(zhì)壤土為主，夾礫卵石或全風(fēng)化-強風(fēng)化粉砂巖，軟塑-可塑，土體結(jié)構(gòu)松散，渠身填土下部以礫卵石-或全風(fēng)化-強風(fēng)化粉砂巖為主，局部為塊石，夾重粉質(zhì)壤土，松散-稍密。

1.3 加固前堤基滲漏穩(wěn)定分析

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，可計算斷面各土層滲透系數(shù)，依照地質(zhì)報告提供的建議值、平均值和標(biāo)注值選用、各土層的抗?jié)B性能指標(biāo)，根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL265-2016)規(guī)定的不同土質(zhì)允許滲透坡降值，對堤身及堤基土層土質(zhì)，確定相應(yīng)土層允許滲透出逸坡降值。見表1：

表1 滲透系數(shù)和允許滲透坡降表

2 高壓擺噴技術(shù)的應(yīng)用

高壓擺噴利用鉆機鉆孔至設(shè)計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過切削周圍土地，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿(噴桿)以一定的速度邊擺動邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)，見圖1。

圖1 高壓擺噴示意圖

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

樁號36+918-37+218、37+856-38+006兩段均采用高壓擺噴灌溉，通過實驗，截滲墻平均深度為19.1m，墻體軸線總長0.2km。墻厚按照公示計算，取最大水頭H=9.0m,參照類似工程經(jīng)驗取50，計算墻厚采用0.2m。灌漿孔距1.2m，有效成墻厚度0.2m，二序法施工。噴嘴直徑1.7-1.9mm,擺角30度，擺噴中心線與孔位軸線的夾角為20°。采用強度等級為42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液密度為1.5-1.7g/cm3,回漿密度≥1.2g/cm3;壓縮水壓力35-40MPa，流量70-80m3/min，氣壓力0.6-0.8 MPa，氣流量0.8-1.2m3/min，漿壓力0.2-1.0 MPa，進漿量60-80L/min。

2.2 高壓擺噴施工

該段渠堤分二序孔施工，先Ⅰ序，再Ⅱ序。高噴施工前，應(yīng)做好相應(yīng)技術(shù)準(zhǔn)備工作，主要包括防滲墻段地質(zhì)復(fù)勘工作，室內(nèi)漿液配合比試驗以及現(xiàn)場噴射注漿試驗。造先導(dǎo)孔后繪制柱狀圖。

主要施工流程為：擺噴試驗→放線布孔→鉆機就位→找正鉆孔→終孔→高噴臺車就位→地面漿、氣、水試噴→下噴射管→噴漿→擺動提升→回灌成墻。

2.3 布孔及鉆機就位

根據(jù)設(shè)計確定的防滲墻布置圖，用經(jīng)緯儀進行孔位測量布孔。該段渠堤位于涇縣財富路大橋上、下游，且堤頂已做防汛道路，因此在布孔定位時比較方便，配合皮尺便能確定啟始樁位，在確定好的樁位上用紅漆標(biāo)注。

造孔可采用XY-2型鉆機，就位孔位偏差要求≤2cm。鉆機底座應(yīng)平整、牢固可靠，不得坐落在軟弱土層上，杜絕用石塊或鐵器支墊。鑒于該段渠堤已鋪筑混凝土道路，考慮到方便機具眺孔操作，用了兩條高20cm的枕木支墊。鉆機就位找平后，再對孔位誤差進行復(fù)測，保證鉆頭中心與孔位中心點的偏差與方位。

2.4 下噴漿管

噴漿管采用GP1500-5型高噴臺車，臺車移動只孔位后，檢查各部位噴頭，也可試噴。噴漿管下到設(shè)計深度后，同時啟動高壓泥漿泵、空壓機、攪拌機等配套設(shè)備，將各項工藝參數(shù)調(diào)整到設(shè)計要求時開始噴射。先噴漿，孔口返漿后按設(shè)計要求的速度擺動和提升，自上而下形成高壓噴射灌漿截滲墻。

噴灌過程中，監(jiān)理和施工技術(shù)人員須嚴格控制每一個施工參數(shù)，不同土層均要達到相應(yīng)的設(shè)計要求。通過多年經(jīng)驗來看，青弋江灌區(qū)渠堤滲漏最嚴重部位是新老土結(jié)合帶，該項目的地勘報告有明顯注明、因此，在此深度處，須特別控制技術(shù)參數(shù)，確保防滲墻的連續(xù)性和密實性[1-3]。

2.5 回灌、封堵

待噴漿結(jié)束后，仍需向孔內(nèi)不斷灌入合格的漿液，在孔內(nèi)進行靜壓灌漿，直到漿液不再下沉為止，以免因漿液排水固結(jié)引起截滲墻頂部塌陷。灌漿全部結(jié)束后，需及時將路面沖洗干凈，對未被漿液充填的部位，采用黏土球回填封堵。

3 施工中出現(xiàn)的特殊情況

由于每段地質(zhì)條件有所不同，因此會出現(xiàn)灌注孔吃漿量異常的情況。下游37+108-37+218段中，吃漿量較大，主要原因該段渠堤落差大，多為砂卵石層，土的密實性很差，又有沿途百姓在堤坡上種植，土層中留有植物根系，長期經(jīng)水浸泡，形成孔隙，產(chǎn)生滲流通道。遇這些特殊孔洞時，可調(diào)整漿液濃度和增加灌漿頻次來解決。而在施工過程中，經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理和施工單位的現(xiàn)場控制，經(jīng)一個通水運行期檢驗后，效果明顯。

4 加固后堤防滲漏復(fù)核

滲漏復(fù)核情況見表2。

表2 堤防滲漏復(fù)核成果表

5 結(jié) 語

高壓擺噴灌漿在青弋江灌區(qū)城關(guān)古塘段防滲加固處理中的應(yīng)用，效果明顯。有效消除了工程安全，而且相對旋噴灌漿來說，造價相對適中。隨著高壓噴射灌漿技術(shù)的日益成熟，青弋江灌區(qū)的“險工險段”以及類似地質(zhì)的堤防加固，都能普遍適用。